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带功率解耦模块的H桥逆变器功率损耗对比分析开题报告

 2021-03-10 11:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1 研究背景及意义

逆变与整流相对应,将直流电(dc)变成交流电(ac)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

在逆变器出现之前,dc/ac是通过直流电动机-交流发电机来实现的,称为旋转变流器。随着电力电子技术的告诉发展,大功率开关器件和集成控制电路的研发成功,利用半导体技术就可以完成dc/ac转换。这种变换装置称为静止变流器,通常所说的逆变器均指静止变流器。随着科学技术的发展,逆变器已经应用到交流电动机的变频调速、新能源的开发和利用、电网谐波补偿、不间断电源以及开关稳压电源等多个领域,同时在光伏系统中逆变技术也有重要的作用。可以说是逆变器和我们的息息相关,这就要求我们在逆变器技术上要不停的研究以满足我们日益发展的科技。

然而单相电力变换器交流侧(直流侧)与直流侧(交流侧)瞬时功率不平衡,交流侧含有两倍工频的脉动功率,辐射到直流侧形成两倍频率纹波[1]。这样的纹波电流会影响逆变器系统各个方面,如:造成系统浪费,缩短燃料电池系统的使用寿命,影响光伏系统的mppt工作点等。基于此,电解电容被广泛应用于ac/dc(dc/ac)场合平衡交流侧与直流侧瞬时功率实现功率解耦。通常利用 dc-link 电解电容来平衡瞬时输入输出功率[3]。然而因为纹波电流为二倍工频的低频成分,所以所需电解电容容量大,同时电解电容寿命短,限制了单相变换器的功率密度和运行寿命[4]。功率去耦的概念是添加有源电路以用于平衡交流侧和直流侧瞬时功率[1]。因此,原始直流链路所需的电容可以显着降低,并以更经济有效的方式由更可靠的电容器代替。附加有源电路中的能量存储元件通常是薄膜电容器或电感器。由于电容器通常具有比电感器更高的能量密度,薄膜电容器更广泛地用作有源功率解耦电路中的主要能量存储元件[2]。

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2. 研究的基本内容与方案

2 课题研究基本内容、方案和目标

2.1 研究基本模块和方案

本课题主要是研究电流纹波注入方法中添加的功率解耦模块对h桥逆变器功率损耗的影响。采用的功率解耦模块包括一个桥臂和一对电容,通过控制模块电容电压使得纹波功率由模块提供,从而实现交直流侧瞬时脉动功率平衡抑制直流侧低频纹波电流。h桥逆变器和功率解耦模块如图1:


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3. 研究计划与安排

3 时间进度安排

第 1-2 周 查阅文献;分析题目研究现状,学习基本理论;

第 3-4 周 阅读文献、完成开题报告及答辩,英文文献翻译;

第 5-6 周 学习电力电子器件功率损耗计算方法,确定所用电路元件参数;

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4. 参考文献(12篇以上)

4 参考文献

[1] ma s, wang h,liang b, et al. design and research on power decoupling module in single-phaseh-bridge inverter[c]// international conference on industrial informatics -computing technology, intelligent technology, industrial informationintegration. 2015:259-262.

[2] tang j, wang h, fu x, et al. dc-side harmonic mitigation in single-phasebridge inverter[c]// 2015 international conference on industrial informatics -computing technology, intelligent technology, industrial informationintegration (iciicii). ieee computer society, 2015:251-254.

[3] t. shimizu, t. fujita, g. kimura, and j. hirose, “a unity power factorpwm rectifier with dc ripple compensation,” ieee transactions on industrialelectronics, vol. 44, no. 4, pp. 447–455, 1997.

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